باربارا یک داستان فانتزی بزرگسالانه سرشار از عشق و علوم غریبه است که از بازآفرینی «افسانه‌های هافمن» توسط اوسامو تزوکا اقتباس شده است. داستان فیلم به تجربیات شهوانی و عجیب یک نویسنده مشهور به نام یوسوکه میکورا می‌پردازد که زندگی‌اش توسط دختری مرموز به نام «باربارا» زیر و رو می‌شود.

در آینده‌ای که جنگ جهانی دوم هرگز به پایان نرسیده، ژاپن بر اثر بمباران‌های شبانه ویران شده است. تنها ساختمانی که پابرجا مانده با نام «ایستگاه رسانه» شناخته می‌شود؛ یک مرکز پخش که مسئولیت تمام سرگرمی‌های ژاپن را بر عهده دارد.

یک تهیه‌کننده موسیقی مرموز و بانفوذ، دو ستاره مشتاق، یعنی کان، یاغی سبک پانک راک و شینگو، خواننده سبک نیو ویو را گرد هم می‌آورد و آن‌ها را به «برادران استارداست» تبدیل می‌کند؛ یک گروه دونفره محبوب دختران در سبک سینث-پاپ با لباس‌های سرهمی نقره‌ای. این دو نفر به همراه طرفدار شماره یک خود که خودش نیز در آرزوی حرفه موسیقی است، به سرعت به اوج شهرت می‌رسند.